專利名稱：離子交換再生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及從廢水中回收金屬的技術(shù)，尤其涉及一種離子交換再生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在水處理技術(shù)中，常用離子交換樹脂法處理電鍍廢水，其簡略過程是，鍍 鎳生產(chǎn)過程中鍍件先在回收槽浸洗，然后在漂洗槽進(jìn)行清洗?；厥詹壑泻休^ 高濃度的從鍍鎳槽帶出的鎳離子，這些鎳離子隨鍍件帶入漂洗槽，漂洗槽中廢 水可被抽至一鍍鎳廢水回收設(shè)備，鎳離子被其中的離子交換樹脂吸附回收，再 將回收金屬后的廢水重新回用，作為清洗水。傳統(tǒng)離子交換法回收鍍鎳廢水設(shè)備同時(shí)具備吸附和再生兩個(gè)功能，廢水的 吸附與再生在同一設(shè)備中完成。再生的過程至少涉及到6個(gè)工藝步驟的轉(zhuǎn)換，和十多個(gè)閥門的切換，傳統(tǒng) 的再生過程主要通過操作人員的視覺觀察、粗略的pH試紙測試或憑經(jīng)驗(yàn)來控 制工序轉(zhuǎn)換和延續(xù)時(shí)間。這種方式很難獲得滿意的再生效果。再生過程的復(fù)雜 性難以為缺乏訓(xùn)練的人員所能掌握，尤其是人員流動頻繁的企業(yè)更是難以保持 再生的基本效果。不理想的再生結(jié)果帶來諸多問題，如再生洗脫液濃度過低而 增加資源化成本、再生劑和用水消耗量提高而增加生產(chǎn)成本、再生不徹底影響 下次使用效果等等。再者，在整個(gè)離子交換設(shè)備中再生部分涉及的技術(shù)和硬件配置的復(fù)雜程度 以及投資遠(yuǎn)大于吸附部分。而設(shè)備運(yùn)行中廢水吸附過程占據(jù)了絕大部分時(shí)間， 復(fù)雜的再生功能的使用時(shí)間一般不超過整個(gè)運(yùn)行周期的5%，其余時(shí)間功能閑 置，再生部分的利用率低。鑒于以上問題，目前有企業(yè)提出將廢水的吸附系統(tǒng)設(shè)在電鍍企業(yè)內(nèi)，而將 再生系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置并集中回收和再生多個(gè)企業(yè)的金屬鎳，以最大限度發(fā)揮再生4系統(tǒng)的效率。然而由于傳統(tǒng)回收設(shè)備中的再生部分的再生效果并不理想、操作 仍然復(fù)雜，有必要進(jìn)行改進(jìn)，以滿足集中再生的需要。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子交換再生系統(tǒng)，其執(zhí)行自 動化的處理流程，簡化人員操作，并提升再生效果。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種離子交換 再生系統(tǒng)，包括 一套再生劑儲存裝置，包括分別用以提供的各種再生劑的儲 存槽； 一組進(jìn)料控制閥， 一一對應(yīng)地設(shè)在所述各儲存槽的出口管路上，根據(jù)控 制信號選擇其中至少一控制閥打開； 一再生連接口，通過管路與該組進(jìn)料控制閥 連接，以流入經(jīng)該組進(jìn)料控制閥選擇的再生劑； 一交換器組件，包括至少一可拆卸 地連接于該再生連接口的交換器； 一洗脫液儲存槽； 一組出料控制閥，通過管路連 接于該交換器的出口 ，其至少包括一可選擇交換器出口的液體流入該洗脫液儲存槽 的洗脫液出料閥； 一沖洗裝置，通過管路連接至該交換器，以提供沖洗該交換器的 水；以及一控制裝置，連接該組進(jìn)料控制閥、出料控制閥及沖洗裝置，根據(jù)再生工 序控制該組進(jìn)料控制閥、出料控制閥及沖洗裝置的動作。上述的離子交換再生系統(tǒng)中，該再生劑儲存裝置至少包括酸液槽、堿液槽以 及純水槽，而該組進(jìn)料控制閥至少包括進(jìn)酸閥、進(jìn)堿閥及進(jìn)水閥，其一一對應(yīng)地 設(shè)于酸液槽、堿液槽以及純水槽的出口管路，并電連接于該控制裝置。上述的離子交換再生系統(tǒng)中，該再生劑儲存裝置還包括套用液槽，而該組進(jìn) 料控制閥還包括進(jìn)套用液閥，該套用液閥電連接至該控制裝置。上述的離子交換再生系統(tǒng)中，該組出料控制閥還包括一回用堿回流閥，該回 用堿回流閥電連接至該控制裝置，并根據(jù)其控制信號選擇交換器出口的液體流入對 應(yīng)的堿液槽。上述的離子交換再生系統(tǒng)中，該組出料控制閥還包括一套用液回流閥，該套 用液回流閥電連接至該控制裝置，并根據(jù)其控制信號選擇交換器出口的液體流入該 套用液槽。上述的離子交換再生系統(tǒng)還可包括一 pH值傳感器，設(shè)在該交換器的出口管路 上且電連接至該控制裝置，該控制裝置根據(jù)該pH值傳感器所檢測的pH值控制再生工序轉(zhuǎn)換點(diǎn)。上述的離子交換再生系統(tǒng)中還可包括一電導(dǎo)率傳感器，設(shè)在該交換器的出口 管路上且電連接至該控制裝置，該控制裝置根據(jù)該電導(dǎo)率值傳感器所檢測的電導(dǎo)率 值控制再生工序轉(zhuǎn)換點(diǎn)。上述的離子交換再生系統(tǒng)中，該沖洗裝置包括依次連接的一水槽、 一反沖洗 泵以及一反沖洗閥，該反沖洗閥通過管路連接至該交換器組件的交換器，且該反沖 洗泵以及反沖洗閥電連接至該控制裝置。本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著 優(yōu)點(diǎn)1、 集中再生系統(tǒng)綜合應(yīng)用在線儀表測量、化工自動化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)， 使再生過程自動化，設(shè)備操作簡化。2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制離子交換再生過程中的工藝轉(zhuǎn)換點(diǎn)，可以取得比傳統(tǒng) 再生設(shè)備更好的再生效果、更高的運(yùn)行效率和更低的成本，最大程度地提高鍍 鎳廢水資源化效益。3、 應(yīng)用本實(shí)用新型只要簡單地將再生系統(tǒng)與飽和交換器連接起來就可為 數(shù)十家企業(yè)的鍍鎳廢水回收提供飽和樹脂的再生服務(wù)，使鍍鎳廢水回收的社會 化和專業(yè)化成為可能。


為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，
以下結(jié)合附圖對 本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明，其中圖1是本實(shí)用新型的離子交換再生系統(tǒng)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的離子交換再生系統(tǒng)的工作流程示意圖。
具體實(shí)施方式
請參照圖l所示，本實(shí)用新型的離子交換再生系統(tǒng)大體包括 一套用以提 供再生所需的各類再生劑的儲存裝置1、 一組進(jìn)料控制闊組2、 一交換器組件3、一組出料控制閥組4、 一洗脫液儲存槽6、以及控制裝置14。具體地說，再生 劑儲存裝置1進(jìn)一步分為套用液槽101、酸液槽102、堿液槽103以及純水槽104，其中套用劑槽中存有前一次再生回流的鎳含量低于一定標(biāo)準(zhǔn)的套用溶液。 酸液槽102、堿液槽103以及純水槽104分別儲存酸液、堿液和純水，酸液例 如是硫酸(H2S04)或鹽酸(HC1)，濃度是1.5-4.0 N (當(dāng)量濃度)；堿液例如 是氫氧化鈉(NaOH)，其濃度是1.0-3.5N。然而酸液和堿液的種類、濃度均可 依據(jù)實(shí)際需要而定，并不作為本實(shí)用新型的限制。此外，仍可根據(jù)需要設(shè)置其 他的再生劑儲存槽。再生劑儲存裝置1的各槽均具有一連接出口管路的出液口， 進(jìn)料控制閥組2包括進(jìn)套用液閥21、進(jìn)酸閥22、進(jìn)堿閥23以及進(jìn)純水閥24， 一一對應(yīng)地與上述套用液槽101、酸液槽102、堿液槽103以及純水槽104的 出口管路連接。這些控制閥21 24受控于控制裝置14，而選擇其中一種溶液 流向一進(jìn)料泵IO所在的管路。進(jìn)料泵IO之后依次是再生連接口 11和交換器組件3。交換器組件3中設(shè) 有待再生的飽和交換器31，其中含有可吸附鎳的交換樹脂。飽和交換器31在 鍍鎳生產(chǎn)線旁運(yùn)行的鍍鎳廢水離子交換吸附單元經(jīng)過使用后，其中的樹脂被鎳 所飽和，替換下來的飽和交換器31送至本實(shí)用新型的離子交換再生系統(tǒng)，先 通過再生連接口 11將飽和交換器31和本再生系統(tǒng)連接起來，連接的方式可以 是單個(gè)交換器31與連接口 11連接，也可在其后依次連接更多交換器。再生連 接口 11是一種簡便裝、卸的活接頭，可以與飽和交換器接口完全匹配，快速 完成兩者的連接。飽和交換器31進(jìn)口處連接第一排放閥32和排水口 33。飽和 交換器31出口處設(shè)置一第二排放閥5，并設(shè)有pH值傳感器12和電導(dǎo)率傳感器 13。一自來水槽7的出口依次連接反沖洗泵8和反沖洗閥9，組成反沖裝置， 通過管路連接至飽和交換器31的出口處。出料控制閥組4連接在飽和交換器31的出口管路上，它是由套用液回流 閥41、回用堿回流閥42、以及洗脫液出料閥43組成，其中套用液回流閥41 通過管路連接至套用液槽101，回用堿回流閥42通過管路連接至堿液槽103， 而洗脫液出料閥43通過管路連接一洗脫液儲存槽6。在本實(shí)用新型實(shí)施例中選用耐腐蝕的氣動隔膜閥構(gòu)成控制閥組2和4，進(jìn) 料泵IO為耐腐蝕磁力泵，所有管路和閥門均選用耐腐蝕的UPVC材料。控制裝置14作為本系統(tǒng)的核心，起到控制再生過程的作用，控制裝置14中的控制部分例如是以計(jì)算機(jī)結(jié)合可編程控制器(PLC)的方式構(gòu)建，并配置pH和電導(dǎo)率監(jiān)控儀表，以及電氣控制元器件?？刂蒲b置14通過信號線15連接 pH值傳感器12和電導(dǎo)率傳感器13，通過控制線16連接到進(jìn)料控制閥組2、出 料控制閥組4、第二排放閥5、反沖洗泵8和反沖洗閥9?？刂蒲b置14可以接 受從pH傳感器12和電導(dǎo)率傳感器13發(fā)出的信號，據(jù)此通過控制線16發(fā)出控 制指令按程序啟、閉自動閥門和泵，實(shí)現(xiàn)再生過程中各工序間的自動轉(zhuǎn)換，最 終完成樹脂的再生。下面結(jié)合本再生系統(tǒng)的工作過程來說明控制裝置14的控制原理。 在圖2所示的再生系統(tǒng)工作過程中，步驟S201 S208表示再生工藝流程， 而步驟S211 S217表示再生系統(tǒng)控制裝置14的轉(zhuǎn)換控制流程。在步驟S201 中，進(jìn)行反洗，即反沖洗泵8和反沖洗閥9被控制裝置14開啟，而交換器組 件3中的排放閥32也被自來水由管道從交換器31的底部進(jìn)入，逆流經(jīng)過樹脂 層，將交換器31中的機(jī)械雜質(zhì)由排水口 33排出。步驟S211執(zhí)行完成步驟S201 至S202的工序轉(zhuǎn)換，此工序轉(zhuǎn)換例如是由時(shí)間程序控制，典型的時(shí)間是在10 20分鐘范圍內(nèi)，即經(jīng)過此時(shí)間后控制裝置14發(fā)出控制信號結(jié)束步驟S201。隨 后進(jìn)入步驟S202，自來水從交換器31的上部進(jìn)入，正向清洗樹脂，以保證樹 脂處于清潔狀態(tài)。步驟S212執(zhí)行完成步驟S202至S203的工序轉(zhuǎn)換，此工序 轉(zhuǎn)換同樣可由時(shí)間程序控制，典型的時(shí)間是在10 20分鐘之間。接著是套用液再生步驟S203，套用液是指前一次再生剩下的洗脫液，其中 酸的含量高，鎳的含量低，作為再生產(chǎn)品不符合要求，但可在下一次再生時(shí)重 復(fù)利用。因此在本實(shí)用新型中，套用液被回收儲存于套用液槽101。再生時(shí)， 套用液閥21被打開(其他閥門22 24仍關(guān)閉)，其中的套用液由管道進(jìn)入交 換器中，套用液中的酸起到對樹脂的再生作用，酸中的氫離子(H+)將樹脂中 的鎳離子(Ni2+)交換下來，進(jìn)入溶液中，而套用液中的原有的鎳離子不發(fā)生 反應(yīng)依然留在溶液中，有利于提高再生洗脫液的鎳離子濃度。洗脫液經(jīng)洗脫液 出料閥43進(jìn)入洗脫液儲存槽6中。在此過程中，由步驟S213進(jìn)行轉(zhuǎn)換點(diǎn)的控 制。在一個(gè)實(shí)施例中，可由時(shí)間程序單獨(dú)控制步驟S203的結(jié)束點(diǎn)，典型的時(shí) 間設(shè)置是20分鐘。在另一個(gè)實(shí)施例中，也可由交換器31出口管路上的pH值 (由pH傳感器12測得)來確定步驟S203的結(jié)束點(diǎn)，典型的pH設(shè)置點(diǎn)在2.5 83.5之間，即當(dāng)pH值由較高值降低至一介于前述范圍之間的設(shè)置點(diǎn)時(shí)，結(jié)束步 驟S203。因?yàn)榈陀谠損H值以后的洗脫液中酸的含量越來越高，而鎳的含量越 來越低。較佳地，是由時(shí)間程序和pH值共同控制。若步驟S203到達(dá)設(shè)置時(shí)間， 則切換到下一工序；或者若pH降低到設(shè)置點(diǎn)，則轉(zhuǎn)化到下一工序，兩種控制 方式以先滿足控制條件為準(zhǔn)。然后進(jìn)行酸再生步驟S204，其中酸液閥22被打開(而其他閥21、 23、 24 關(guān)閉)，新配的酸進(jìn)入交換器31，對樹脂進(jìn)行比套用液再生步驟S203更為徹 底的再生，并獲得鎳離子濃度高的再生洗脫液。洗脫液經(jīng)洗脫液出料閥43進(jìn) 入洗脫液儲存槽6中。酸再生步驟S204的結(jié)束點(diǎn)可由pH值控制(S2M)，典型 的pH設(shè)置點(diǎn)在1 3.5的范圍內(nèi)。此后排出液中鎳離子濃度開始下降，酸的濃 度上升，當(dāng)檢測到pH值低于此范圍時(shí)，可以將排出液經(jīng)套用液回流閥41及相 應(yīng)的管道回流至套用液儲存槽101，作為在下一次套用液再生步驟S203時(shí)套用 (回用)，以節(jié)約再生成本和減少廢水處理負(fù)荷。套用液回流的結(jié)束點(diǎn)可用時(shí) 間程序控制。之后，進(jìn)入純水洗步驟S205，打開純水閥24，用純水槽104中的純水對 交換器31中的樹脂進(jìn)行清洗，洗去樹脂層內(nèi)殘余的酸。此步驟的結(jié)束點(diǎn)可由 pH值控制(S215)，典型的pH控制范圍為4 5，即控制交換器出口的pH值恢 復(fù)到前述范圍。隨后，進(jìn)入堿轉(zhuǎn)型步驟S206，打開堿液閥23，使堿液(如NaOH)進(jìn)入交 換器31中，氫氧根離子與樹脂上的氫離子中和生成水，而堿液中的金屬陽離 子(如Na+)則吸附于樹脂，從而將交換器31的樹脂由氫型轉(zhuǎn)為鈉型。轉(zhuǎn)型期 間的排出液中含有未參與反應(yīng)的堿，可以通過回用堿回流閥42返回堿液槽103 回用。步驟S206的結(jié)束點(diǎn)由時(shí)間控制(S216)，典型的時(shí)間設(shè)定范圍為20 30分鐘。在此之后，再進(jìn)行純水洗步驟S207，用純水對交換器31中的樹脂進(jìn)行清 洗，洗去樹脂層內(nèi)殘余的堿，其結(jié)束點(diǎn)由電導(dǎo)率控制(S217)，典型的控制范 圍50 100" S/cm，達(dá)到此范圍后再生完成(S208)，交換器31可重新用于鎳 離子吸附回收。同時(shí)，進(jìn)入洗脫液儲存槽6的含有高濃度的鎳離子的再生洗脫液作為生產(chǎn)鎳產(chǎn)品的原料回收利用。再生過程中除洗脫液、回用套用和回用的水之外，其他的水通過自動排放 閥5排入廢水處理系統(tǒng)。因此，本實(shí)用新型的再生系統(tǒng)與傳統(tǒng)的離子交換設(shè)備中的再生部分相比， 其效果主要體現(xiàn)在1、 集中再生系統(tǒng)綜合應(yīng)用在線儀表測量、化工自動化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)， 使再生過程自動化，設(shè)備操作簡化。2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制離子交換再生過程中的工藝轉(zhuǎn)換點(diǎn)，可以取得比傳統(tǒng) 再生設(shè)備更好的再生效果、更高的運(yùn)行效率和更低的成本，最大程度地提高鍍 鎳廢水資源化效益。3、 應(yīng)用本實(shí)用新型只要簡單地將再生系統(tǒng)與飽和交換器連接起來就可為 數(shù)十家企業(yè)的鍍鎳廢水回收提供飽和樹脂的再生服務(wù)，使鍍鎳廢水回收的社會 化和專業(yè)化成為可能。雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本實(shí)用新 型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許 的修改和完善，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于包括一套再生劑儲存裝置，包括分別用以提供的各種再生劑的儲存槽；一組進(jìn)料控制閥，一一對應(yīng)地設(shè)在所述各儲存槽的出口管路上，根據(jù)控制信號選擇其中至少一控制閥打開；一再生連接口，通過管路與該組進(jìn)料控制閥連接，以流入經(jīng)該組進(jìn)料控制閥選擇的再生劑；一交換器組件，包括至少一可拆卸地連接于該再生連接口的交換器；一洗脫液儲存槽；一組出料控制閥，通過管路連接于該交換器的出口，其至少包括一可選擇交換器出口的液體流入該洗脫液儲存槽的洗脫液出料閥；一沖洗裝置，通過管路連接至該交換器，以提供沖洗該交換器的水；一控制裝置，連接該組進(jìn)料控制閥、出料控制閥及沖洗裝置，根據(jù)再生工序控制該組進(jìn)料控制閥、出料控制閥及沖洗裝置的動作。
2. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，該再生劑儲存裝置 至少包括酸液槽、堿液槽以及純水槽，而該組進(jìn)料控制閥至少包括進(jìn)酸閥、進(jìn)堿 閥及進(jìn)水閥，其一一對應(yīng)地設(shè)于酸液槽、堿液槽以及純水槽的出口管路，并電連 接于該控制裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，該再生劑儲存裝置 還包括套用液槽，而該組進(jìn)料控制閥還包括進(jìn)套用液閥，該進(jìn)套用液閥設(shè)于該套 用液槽的出口管路，并電連接于該控制裝置。
4. 如權(quán)利要求2所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，該組出料控制閥還 包括一回用堿回流閥，該回用堿回流閥電連接至該控制裝置，并根據(jù)其控制信號選 擇交換器出口的液體回流入對應(yīng)的堿液槽。
5. 如權(quán)利要求3所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，該組出料控制閥還 包括一套用液回流閥，該套用液回流閥電連接至該控制裝置，并根據(jù)其控制信號選 擇交換器出口的液體流入該套用液槽。
6. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，還包括一pH值傳感器，設(shè)在該交換器的出口管路上且電連接至該控制裝置，該控制裝置根據(jù)該pH 值傳感器所檢測的pH值控制再生工序轉(zhuǎn)換點(diǎn)。
7. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，還包括一電導(dǎo)率傳感器，設(shè)在該交換器的出口管路上且電連接至該控制裝置，該控制裝置根據(jù)該電導(dǎo) 率值傳感器所檢測的電導(dǎo)率值控制再生工序轉(zhuǎn)換點(diǎn)。
8. 如權(quán)利要求1所述的離子交換再生系統(tǒng)，其特征在于，該沖洗裝置包括依 次連接的一水槽、 一反沖洗泵以及一反沖洗閥，該反沖洗閥通過管路連接至該交換 器組件的交換器，且該反沖洗泵以及反沖洗閥電連接至該控制裝置。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于進(jìn)行自動離子交換再生的離子交換再生系統(tǒng)，通過設(shè)置一系列再生流程所需的儲存槽、管路、閥門、傳感器，并通過一控制裝置根據(jù)再生工序控制這些各種閥門、傳感器的動作，來實(shí)現(xiàn)再生流程的自動進(jìn)行，并簡化設(shè)備操作。此外，此系統(tǒng)有利于進(jìn)行離子交換再生過程中的工藝轉(zhuǎn)換點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制。
文檔編號C02F1/42GK201164802SQ20072019911
公開日2008年12月17日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者丹 付, 王維平 申請人:上海輕工業(yè)研究所有限公司